夏元慶

摘 要：GPS-RTK技術(shù)是一項(xiàng)新型的GPS測量技術(shù)，該技術(shù)擺脫傳統(tǒng)測量手段的弊端，能夠在環(huán)境復(fù)雜、地形復(fù)雜的區(qū)域進(jìn)行實(shí)時(shí)定位，獲取精確的定位信息，該技術(shù)廣泛應(yīng)用在礦山測量、工程測量等不同領(lǐng)域。文章從GPS-RTK測量技術(shù)的工作原理及優(yōu)點(diǎn)入手，介紹GPS-RTK技術(shù)在礦山測量中的工作流程，根據(jù)實(shí)例驗(yàn)證該技術(shù)的精確度。

關(guān)鍵詞：GPS-RTK技術(shù)；礦山測量；應(yīng)用流程

礦山所產(chǎn)的資源是國民經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的必要保障，為世界各個(gè)國家的經(jīng)濟(jì)、社會(huì)發(fā)展提供重要的物質(zhì)支持。礦山開采重點(diǎn)就是山區(qū)、井下開采，因人為建設(shè)致使某些特殊情況時(shí)常出現(xiàn)，例如：控制點(diǎn)通視不佳、嚴(yán)重破壞測量點(diǎn)等情況。對(duì)礦山進(jìn)行測量工作時(shí)，最初采用經(jīng)緯儀、水準(zhǔn)儀測量高程、角度等參數(shù)，通過測量數(shù)據(jù)建立控制網(wǎng)絡(luò)，但是，傳統(tǒng)的測量技術(shù)無法滿足測量精度、效率的要求。GPS-RTK技術(shù)具有全天候、自動(dòng)化、精度高等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用到礦山測量作業(yè)中。文中深入分析GPS-RTK技術(shù)的工作原理及優(yōu)點(diǎn)，提出在礦山測量中使用GPS-RTK技術(shù)的流程。

1 簡述GPS-RTK技術(shù)的原理及優(yōu)點(diǎn)

RTK（Real Time Kinematic）是指實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)定位監(jiān)測技術(shù)的簡稱，這種測量技術(shù)能獲得厘米級(jí)精度的測點(diǎn)三維坐標(biāo)值，將GPS單點(diǎn)測量技術(shù)與數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)合理結(jié)合，具有測量所需時(shí)間短、測量結(jié)果精度高等優(yōu)點(diǎn)。目前，GPS被廣泛應(yīng)用在地質(zhì)測量、工程測量、數(shù)字地形測量等領(lǐng)域。同時(shí)，GPS-RTK測量工作中，用戶接收機(jī)可依據(jù)觀測基站發(fā)送的改正信息及觀測結(jié)果、求解結(jié)果實(shí)施計(jì)算動(dòng)態(tài)坐標(biāo)，改善觀測數(shù)據(jù)冗余情況，達(dá)到實(shí)施準(zhǔn)確定位，能有效提升測量工作的效率和準(zhǔn)確率，獲得各領(lǐng)域業(yè)內(nèi)人士的廣泛認(rèn)可。GPS-RTK是根據(jù)載波相位觀測設(shè)計(jì)的一種測量技術(shù)，GPS-RTK測量技術(shù)的工作原理如下：將基準(zhǔn)站建立在已知或未知的點(diǎn)上，在基準(zhǔn)站上配備GPS接收機(jī)，確保基準(zhǔn)站可以持續(xù)測量能夠看見的GPS衛(wèi)星，實(shí)時(shí)接收衛(wèi)星信號(hào)，并借助無線通信網(wǎng)及時(shí)傳輸至用戶觀測站，用戶站把所接收的衛(wèi)星信號(hào)與基準(zhǔn)站信號(hào)進(jìn)行聯(lián)合求解得到基準(zhǔn)站和流動(dòng)站間坐標(biāo)增量值，這種技術(shù)的計(jì)算的進(jìn)度高達(dá)厘米級(jí)的數(shù)量級(jí)，例如：若站間距為30km，其平面精度處在1～2cm。

2 GPS-RTK技術(shù)在礦山測量中的主要流程

2.1 收集測量點(diǎn)的資料

采用GPS-RTK技術(shù)對(duì)礦山進(jìn)行測量工作前，應(yīng)向?qū)ΦV山資源進(jìn)行勘探，收集測量點(diǎn)的相關(guān)資料。通過GPS-RTK測量定位儀器展開測量工作時(shí)，流動(dòng)站地形點(diǎn)的測量時(shí)間控制為2s，控制點(diǎn)時(shí)間為15s?；鶞?zhǔn)站地形點(diǎn)和控制點(diǎn)所用的觀測時(shí)間分別為2s、15s。如果測量區(qū)域不存在控制點(diǎn)，可以設(shè)置相應(yīng)的GPS控制網(wǎng)。為保障地面網(wǎng)與GPS網(wǎng)高程與聯(lián)合平差能夠合理轉(zhuǎn)換，必須認(rèn)真分析、布設(shè)礦區(qū)的控制點(diǎn)，控制點(diǎn)數(shù)量>4個(gè)，均勻分布在整個(gè)礦區(qū)。

2.2 合理設(shè)置基準(zhǔn)站位置

對(duì)礦山進(jìn)行測量工作時(shí)，要合理設(shè)置基準(zhǔn)站站址，其設(shè)置位置不得與大功率無線電過近。基準(zhǔn)站的站址可以分為已知點(diǎn)和非已知點(diǎn)，使用PSION采集器輸入基準(zhǔn)站的坐標(biāo)、發(fā)射間隔等參數(shù)，主機(jī)與電臺(tái)Tx/Rx燈發(fā)出閃爍信號(hào)表示設(shè)置成功。為確保GPS-RTK技術(shù)對(duì)礦山測量的進(jìn)度，設(shè)置基準(zhǔn)站應(yīng)遵循以下原則：（1）基準(zhǔn)站盡量設(shè)置在地勢較高、通視效果好、覆蓋面廣的區(qū)域，最好設(shè)定在檢測區(qū)域的中央；（2）因南北極周圍是衛(wèi)星信號(hào)的空洞區(qū)域，為確保測量數(shù)據(jù)的精度和工作效率，可以將基準(zhǔn)站電線架設(shè)至GPS接收機(jī)的北方。

2.3 轉(zhuǎn)換待測礦區(qū)的坐標(biāo)

GPS-RTK技術(shù)對(duì)礦區(qū)測量時(shí)獲得WGS-84坐標(biāo)，礦山測量主要使用北京坐標(biāo)系或獨(dú)立坐標(biāo)系，因此，運(yùn)用GPS-RTK技術(shù)進(jìn)行測量工作時(shí)要將坐標(biāo)進(jìn)行轉(zhuǎn)換。如果測量礦區(qū)的規(guī)模較大，必須在測量前對(duì)參數(shù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，便于直接測量工作時(shí)直接輸入坐標(biāo)參數(shù)和基準(zhǔn)站坐標(biāo)值。臨時(shí)求解待測區(qū)域轉(zhuǎn)換參數(shù)方法如下：首先，創(chuàng)建基準(zhǔn)站，收集單點(diǎn)定位WGS-84坐標(biāo)值。其次，采用流動(dòng)站檢測高等級(jí)的控制點(diǎn)，一般聯(lián)測三個(gè)以上求解待測區(qū)域的轉(zhuǎn)換參數(shù)。

2.4 測定礦區(qū)地面形變

如果待測礦區(qū)地面點(diǎn)高程及水平為止等在不同時(shí)間段開展測量工作，隨之比較分析獲得測量數(shù)據(jù)，從而得到地面點(diǎn)為止下沉數(shù)值及水平位移等各項(xiàng)參數(shù)，從而為地面變形分析和預(yù)測工作提供重要參考。一般使用地變形監(jiān)測網(wǎng)開展這項(xiàng)測量工作，具體操作步驟如下：（1）合理設(shè)置待測礦區(qū)形變觀測點(diǎn)、基準(zhǔn)點(diǎn)，借助全站儀測量監(jiān)測網(wǎng)的長度及角度，使用水準(zhǔn)儀測量各測點(diǎn)的高差值，從而計(jì)算出待測網(wǎng)點(diǎn)的高程及水平位置。（2）對(duì)礦區(qū)地面形變情況展開測量時(shí)，使用GPS中的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)處理、計(jì)算分析等方法獲得最佳的測量結(jié)果。

2.5 測量礦區(qū)工程

通常情況下，礦區(qū)地形比較復(fù)雜，多數(shù)為山地和丘陵地帶，礦區(qū)通視效果不佳，對(duì)礦區(qū)的工程測量工作帶來一定的難度。因此，使用傳統(tǒng)測量手段無法保障測量工作的精度和效率，甚至有些時(shí)期無法開展測量作業(yè)，使用GPS-RTK技術(shù)能有效克服傳統(tǒng)測量手段的不足之處。采用GPS-RTK技術(shù)對(duì)整個(gè)礦區(qū)開展測量作業(yè)時(shí)，GPS-RTK技術(shù)可以有效實(shí)現(xiàn)“鉆孔放樣、測繪礦區(qū)地形地貌、測量橫、縱斷面圖”等工作。

3 檢驗(yàn)GPS-RTK技術(shù)定位精度的實(shí)例

某煤礦各個(gè)煤礦區(qū)地質(zhì)起伏較小，衛(wèi)星信號(hào)能夠覆蓋多個(gè)區(qū)域。使用GPS-RTK技術(shù)對(duì)礦區(qū)展開測量、測探放樣工作，重復(fù)檢測某一個(gè)控制點(diǎn)，控制點(diǎn)坐標(biāo)較差如表1。相鄰觀測點(diǎn)使用全站儀和GPS-RTK技術(shù)實(shí)測距離如表2。

分析表1、表2可知，GPS-RTK測量技術(shù)不單能夠?qū)崟r(shí)提供檢測礦區(qū)點(diǎn)位坐標(biāo)和高程值，也能滿足礦區(qū)測量作業(yè)對(duì)點(diǎn)位精度的要求，從而提升礦區(qū)測量工作的效率和準(zhǔn)確率，達(dá)到礦區(qū)測量工作的實(shí)際要求。

4 結(jié)束語

總之，隨著礦山測量技術(shù)的快速發(fā)展及能源需求量增加，礦山測量工作必須滿足效率高、精度高等特點(diǎn)，GPS-RTK技術(shù)能滿足動(dòng)態(tài)測量和經(jīng)?；V區(qū)測量的需求，不受距離、環(huán)境等因素的限制，從而廣泛應(yīng)用在礦區(qū)測量和地形條件復(fù)雜區(qū)域的測量工作。